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장내균총 불균형과 질병-염증성대장질환, 아토피, 당뇨

장내균총과 건강 <2>

2020-08-24 05:50:22 주혜성 기자 주혜성 기자 hsjoo@kpanews.co.kr

<지난호에 이어서>
염증성대장질환은 대장성 크론병, 회장성크론성, 궤양성대장염을 합해서 부르는 통칭으로 각각 장 상피에 부착된 균총의 양상과 분변 속 균총의 양상이 다르다고 알려져 각각의 질병의 심화에 영향을 주는 미생물의 종류가 다르다는 것을 예상할 수 있다(Papa et al, 2012). 

그러나 공통적으로 분변 속 미생물의 다양성이 결여된 특징을 보이고 있고 Firmicutes문과 Bacteroidetes문에 속하는 균주의 수는 감소, Proteobacteria문 및 Actinobacteria문에 속하는 균주의 수는 증가함을 알 수 있었다(Walters et al, 2014). 

또한 염증성장질환의 심화정도에 따라 장내 균총의 다양성이 비례적으로 감소하는 양상을 보여<그림2>, 질병의 심화정도를 진단하는 도구로서 균총 다양성 프로파일을 활용할 가능성도 기대하고 있다(Halfvarson et al, 2017).


아토피의 경우는 대부분은 6세 이전에서 자주 나타난다. 어린이 아토피 환자의 분변 속 특징으로는 단쇄지방산 생산균주 특히 Actinobacteria문에 속하는 균주가 현저히 감소했고<그림3A, Reddel et al, 2019>, 속 단위에서 보면 Bifidobacterium, Blautia, Coprociccus, Eubacterium, Propionibacterium 등이 상대적으로 감소했다<그림3B>. 


한편 Faecalibacterium, Oscillospira, Bacteroides, Parabacteroides, Sutterlla 속은 증가된 것으로 나타났다. 

이는 초기 접종된 장내균총의 불균형이 단쇄지방산의 농도 변화를 초래해 아토피를 발생 시킨다는 Kim et al(2020)의 연구 내용을 설명할 수 있는 결과다. 

또한 생후 6개월 이내에 접종된 불균형적인 균총 때문에 건강 균총 프로파일이 달라져 면역발달 유전자의 감소가 일어나 결국 아토피를 발생시킨다는 Lee et al(2018)의 연구에서도 아토피 발발에 장내 균총의 역할이 크다는 것을 암시하고 있다. 

감소된 균종 중 Bifidobacterium 속이 현저하다는 것에 착안해 Bifidobacterium breve+Lactobaciilus salivarius를 각각 109 cfu씩 하루 2회 20일간 투여해 본 결과, 실험기간 중 외부에서 투입된 Bifidobacterium breve 가 분변 속에서 검출은 됐지만 전체적인 아토피 특유의 균총양상은 변화하지 않았다(Reddel et al, 2019). 

특히 실험기간 중 외부 Lactobacillus salivarius는 투입 당시 이외에는 검출되지 않았다. 이는 섭취된 균주가 장 내 서식지를 점령해 특정 역할을 하기는 어렵다는 것을 방증하고 있다고 사료된다.

장내세균과 당뇨와의 연관성은 장내세균에 의한 지속적인 염증이 있을 수 있기 때문에 예측된 바 있다. 지방세포 속 지속적인 염증이 인슐린 저항성을 일으킨다는 사실이 알려져 있기 때문에 장내유해균에 의해 생산된 LPS(Lipopolysaccharide)가 체 내로 이동 (Muccioli et al, 2010)하여 지속적인 염증을 일으킨다면 당뇨의 원인으로 작용할 수 있을 가능성이 제시됐다. 

즉, 혈관 내 LPS 가 내독혈증 (endotoxemia)을 일으켜 염증반응이 지속되면 당뇨가 발발한다는 것이다(Errige et al, 2007). 

여기서 LPS는 장내 균총불균형으로 생산이 증대된다기 보다는 밀착연접이 느슨해지면서 체내로 흡수되는 양이 많아진다고 해석된다(Delzenne et al, 2011). 

아울러 특정 균총의 증가 또는 감소는 몸에서 사용할 수 있는 총 에너지의 불균형을 초래해 결과적으로 염증증가의 한 원인으로 작용하기 때문에 당뇨가 더 심화되는 것이다. 

따라서 당뇨 환자에서 특정 균총이 증가됐거나 감소했을 가능성을 염두에 두고 연구를 진행해 Bacteroides-Prevotella문에 속하는 균총, Lactobacillus 속에 속하는 균총이 증가될수록 혈당이 증가함을 확인하게 됐다(Larson et al, 2010). 

이와 더불어, 산화스트레스 저항성균주 및 황환원세균의 감소에 따른 기회주의 균총의 증가를 보여 특정 유익균이 상대적으로 감소한 균총 불균형이 감지됐다(Quin et al, 2012). 

당뇨와 장내균총의 관련성은 분변이식을 통한 인체적용시험에서 직접적으로 볼 수 있었다(Vrieze et al, 2012). 즉, 인슐린민감도가 떨어진 대사증후군 소견을 보이는 그룹에 자가분변을 이식하면 인슐린민감도에 변화가 없는 반면, 마른체형의 분변을 이식 후에는 민감도가 상승했다<그림4>. 


또한, 마른체형 분변을 이식한 그룹에서는 균총의 다양성도 증가했음을 알 수 있었다. 여기에는, 부티르산 생산균총도 증가해 내독소 흡수를 방해한 것으로 사료됐다(Claesson and O’Tool, 2010). <다음호에 계속>

정수희 박사. 비타민하우스 기능식품연구소

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